DE2603682B2 - VALVE ARRANGEMENT FOR REFRIGERATION SYSTEMS - Google Patents
VALVE ARRANGEMENT FOR REFRIGERATION SYSTEMSInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für Kälteanlagen zur Anordnung zwischen Kondensa tor, insbesondere luftgekühltem Kondensator, und Verdampfer, mit zwei hintereinandergeschalteten Drosselstellen, von denen die erste in Schließrichtung unter dem Einfluß des Mitteldrucks zwischen den Drosselstellen und in Öffnungsrichtung durch eine Öffnungskraft belastet sowie bezüglich des Kondensatordrucks im wesentlichen entlastet ist und von denen die zweite durch ein thermostatisches Expansionsventil gebildet ist.The invention relates to a valve assembly for refrigeration systems to be arranged between condenser, in particular air-cooled condenser, and evaporator, with two throttle points connected in series, of which the first is loaded in the closing direction under the influence of the mean pressure between the throttle points and in the opening direction by an opening force and with respect to of the condenser pressure is substantially relieved and the second of which is formed by a thermostatic expansion valve.
Wenn zwischen Kondensator und Verdampfer lediglich ein thermostatisches Expansionsventil geschaltet ist, das mit einem von der Überhitzungstemperatur des Verdampfers abhängigen Arbeiiselement arbeitet, treten Schwierigkeiten auf, wenn der Kondensatordruck schwankt. Insbesondere bei luftgekühlten Kondensatoren können sich im Sommer Kondensatordrükke einstellen, die 5 bis 10 mal größer sind als im Winter. Da ein größerer Druckunterschied bei einer gegebenen Öffnungsstellung des Ventils zu einer höheren Durchiü flußmenge führt, ergeben sich im Sommer ganz andere Regelabhängigkeiten als im Winter.If only a thermostatic expansion valve is connected between the condenser and the evaporator that works with an operating element dependent on the superheating temperature of the evaporator, difficulties arise when the condenser pressure fluctuates. Especially with air-cooled condensers condenser pressures can develop in summer that are 5 to 10 times greater than in winter. Since a larger pressure difference for a given opening position of the valve results in a higher flow rate flow, there are completely different rule dependencies in summer than in winter.
Aus diesem Grund ist es bereits bekannt, ein Vorschaltventil als erste Drosselstelle und das thermostatische Expansionsventil als zweite Drosselstelle hintereinanderzuschalten. Bei einer bekannten Ventilanordnung wird das Vorschaltventil in Schließrichtung durch den Mitteldruck zwischen den beiden Drosselstellen und in Öffnungsrichtung durch einen mit Luft gefüllten Balg belastet. Die Abmessungen des Balges sind so getroffen, daß sich bezüglich des Kondensaiordrucks im wesentlichen eine Entlastung ergibt. Bei dieser Anordnung wird daher der Mitteldruck annähernd auf einem Wert gehalten, der dem Luftdruck im Balg entspricht. Damit wird zwar der Einfluß des schwankenden Kondensatordrucks weitgehend berücksichtigt; äußere Einflüsse haben aber noch einen störenden Einfluß auf das Regelverhalten.For this reason, it is already known to connect a series valve as the first throttle point and the thermostatic expansion valve as the second throttle point. In a known valve arrangement, the series valve is loaded in the closing direction by the mean pressure between the two throttle points and in the opening direction by an air-filled bellows. The dimensions of the bellows are made so that there is essentially a relief with regard to the condensate pressure. With this arrangement, the mean pressure is therefore kept approximately at a value that corresponds to the air pressure in the bellows. This largely takes into account the influence of the fluctuating condenser pressure; However, external influences still have a disruptive influence on the control behavior.
Bei einer anderen bekannten Ausführungsform wird die vorgeschaltete erste Drosselstelle in SchließrichtungIn another known embodiment, the upstream first throttle point is in the closing direction
vom Kondensatordruck und in Öffnungsrichtung vom Verdampferdruck und einer Differenzfeder belastet. Auch hiermit kann ein zu hoher Kondensatordruck derart abgebaut werden, daß das thermostatische Expansionsventil auch im Winterbetrieb mit einem verhältnismäßig großen Öffnungsquerschnitt arbeiten kann, wie er an sich für den Sommerbetrieb notwendig ist. Hierbei stellt sich ein von der jeweiligen Druckbelastung und von der Öffnungsstellung der beiden Drosselstellen abhängiger Mitteldruck ein.loaded by the condenser pressure and in the opening direction by the evaporator pressure and a differential spring. In this way too high a condenser pressure can be reduced in such a way that the thermostatic Expansion valve also work with a relatively large opening cross-section in winter operation as it is necessary for summer operation. This is a matter of the respective Pressure load and the mean pressure dependent on the opening position of the two throttle points.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Regelcharakteristik des Expansionsventils in noch stärkerem Maße unabhängig von äußeren Einflüssen ist.The invention is based on the object of providing a valve arrangement of the type described at the beginning indicate in which the control characteristics of the expansion valve to an even greater extent independent of external influences is.
•»5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Öffnungskraft durch den auf eine Druckfläche wirkenden Verdampferdruck und eine annähernd konstante Differenzkraft, z. B. einer Differenzfeder, vorgegeben ist.• »5 According to the invention, this object is achieved by that the opening force by the evaporator pressure acting on a pressure surface and an approximate constant differential force, e.g. B. a differential spring is given.
Bei dieser Konstruktion wird dafür gesorgt, daß der Mitteldruck immer um eine vorgegebene Differenz größer ist als der Verdampferdruck. Da demnach am thermostatischen Expansionsventil immer dieselbe Druckdifferenz anliegt, ergibt sich unter allen Betriebsumständen dieselbe Regelcharakteristik. Dies ist unabhängig davon, welche Druckverhältnisse im Kondensator auf Grund unterschiedlicher Kondensatortemperaturen und welche Druckverhältnisse im Verdampfer von Kühlraumtemperatur, Lauf des Kompressors od. dgl.In this construction, it is ensured that the mean pressure is always a predetermined difference is greater than the evaporator pressure. Since it is always the same on the thermostatic expansion valve Pressure difference is present, the same control characteristics result under all operating conditions. This is independent of the pressure conditions in the condenser due to different condenser temperatures and what pressure conditions in the evaporator of the cold room temperature, running of the compressor or the like.
herrschen. Zur Erzeugung der Differenzkraft kann eine Differenzfeder, eine Gasfeder od. dg!, dienen.to rule. A differential spring, a gas spring or the like! Can be used to generate the differential force.
Es hat sich gezeigt, daß bei einer gegebenen Öffnungsstellung der zweiten Drosselstelle trotz genauer Konstanthaltung der Differenz zwischen Mitteldruck und Verdampferdruck die Kälteleistung des hindurchgelassenen Kältemittels mit steigendem Kondensatordruck etwas abnimmt. Offenbar beruht dieses Phänomen auf einer Änderung des WärmeinhaltsIt has been shown that at a given opening position, the second throttle point is more precise Keeping the difference between the mean pressure and the evaporator pressure constant, the cooling capacity of the refrigerant that has passed through decreases somewhat with increasing condenser pressure. Apparently this is based Phenomenon on a change in heat content
(Enthalpie) des Kältemittels in Abhängigkeit vom Kondensatordruck und der damit verbundenen Kondensatortemperatur. Diese Abweichung von der gewünschten Konstanz läßt sich dadurch beseitigen, daß die erste Drosselsielle bezüglich des Kondensatordrucks derart teilentlastet ist, daß eine zusätzliche Öffnungskraft entsteht. Die Teilentlastung kann ohne weiteres so gewählt werden, daß c'ne praktisch vollständige Kompensation erfolgt.(Enthalpy) of the refrigerant as a function of the condenser pressure and the associated condenser temperature. This deviation from the desired constancy can be eliminated by removing the first throttling line with respect to the condenser pressure is partially relieved that an additional opening force is created. The partial discharge can be done without further be chosen so that there is practically complete compensation.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die erste Dr&sselstelle durch eine zylindrische Düse und einen in diese greifenden Kegel gebildet ist, daß ein mit dem Kegel über einen Schaft verbundenes Arbeitselement, z. B. ein Kolben, auf der einen Seite vom Mitteldruck und auf der anderen Seite vom Verdampferdruck und einer Differenzfeder belastet ist, und daß der Schaft den mit dem Kondensator verbundenen Zuflußraum durchsetzt und auf der dem Kegel gegenüberliegenden Se'ue eine kolbenartige Verdickung aufweist, deren Querschnittsfläche annähernd der Querschnittsfläche des Kegels entspricht. Bei dieser Konstruktion kann die Düse durch Wahl des Querschnitts der kolbenartigen Verbindung vom Kondensatordruck entlastet werden. Andererseits ist die Querschnittsfläche des Arbeitselements von der Querschnittsfläche der Düse unabhängig. Man kann daher ausreichend große Stellkräfte aufbringen. Als Arbeitselement kommt nicht nur ein Kolben, sondern auch eine Membran oder ein Balg in Betracht.In a preferred embodiment, it is ensured that the first thrust site by a cylindrical nozzle and a cone engaging in this is formed that one with the cone over a shaft connected work item, e.g. B. a piston, on one side from the medium pressure and on the other side is loaded by the evaporator pressure and a differential spring, and that the shaft with the condenser connected inflow area penetrated and on the Se'ue opposite the cone a piston-like Has thickening, the cross-sectional area of which corresponds approximately to the cross-sectional area of the cone. at With this construction, the nozzle can be relieved from the condenser pressure by choosing the cross-section of the piston-like connection be relieved. On the other hand, the cross-sectional area of the working element is different from the cross-sectional area the nozzle independently. You can therefore apply sufficiently large actuating forces. The working element is not just a piston, but also one Membrane or bellows can be considered.
Die zur Kompensation erwünschte teilweise Entlastung erreicht man sehr einfach dadurch, daß die kolbenartige Verdickung eine etwas kleinere Querschnittsfläche als der Kegel hat.The partial relief desired for compensation can be achieved very simply in that the piston-like thickening has a slightly smaller cross-sectional area than the cone.
Ein sehr einfacher Aufbau ergibt sich, wenn der Schaft einen Durchgangskanal aufweist, der den Raum zwischen den Drosselstellen mit der einen Seite des Arbeitselements verbindet.A very simple structure results when the shaft has a through-channel that defines the space connects between the throttle points with one side of the working element.
Günstig ist es ferner, wenn ein gemeinsames Ventilgehäuse vorgesehen ist, in das von einander entgegengesetzten Seiten her zwei Ein- bzw. Aufsätze angesetzt sind, die je eine Drosselstelle mit zugehörigem Arbeitselement aufweisen. Das Ventilgehäuse hat einen Einlrittsstutzen und einen Austrittsstutzen, kann also wie ein normales Expansionsventil in den Leitungszug eingebaut werden. Die beiden Ein- bzw. Aufsätze lassen sich je für sich fertigen und justieren und dann in das gemeinsame Ventilgehäuse einbauen.It is also advantageous if a common valve housing is provided in each other opposite sides ago two inserts or attachments are attached, each with a throttle point with associated Have work item. The valve housing has an inlet nozzle and an outlet nozzle So it can be built into the cable run like a normal expansion valve. The two inputs and Attachments can be manufactured and adjusted individually and then installed in the common valve housing.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing explained. It shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung,1 shows a longitudinal section through a valve arrangement according to the invention,
Fig. 2 ein Schaltbild für den Einbau dieser Ventilanordnung undFig. 2 is a circuit diagram for the installation of this valve arrangement and
F i g. 3 in einem Diagramm die Kälteleistung über der Druckdifferenz zwischen Kondensatordruck und Verdampferdruck. F i g. 3 shows a diagram of the cooling capacity versus the pressure difference between the condenser pressure and the evaporator pressure.
Ein Ventilgehäuse 1 hat einen E'ntrittsstutzen 2 und einen Austrittsstutzen 3. Es weist einen ersten Einsatz 4 für eine erste Drosselstelle 5 und einen zweiten Einsatz 6 für eine zweite Drosselstufe 7 auf.A valve housing 1 has an entry nozzle 2 and an outlet stub 3. It has a first insert 4 for a first throttle point 5 and a second one Use 6 for a second throttle stage 7.
Der erste Einsatz 4 besitzt eine zylindrische Düse 8, die mit einem Kegel 9 zusammenwirkt. Ein Ventilschaft 10 setzt sich in einer kolbenartigen Verdickung 11 fort, die in einer Gehäusebohrung 12 geführt ist. Das andere Ende des Schaftes 10 ist mit einem Kolben \λ verbunden, der in einem Zylinder 14 geführt ist. Er unterteilt das Innere des Zylinders in einen ersten Raum 15, der über einen durch den Schaft hindurch verlaufenden Kanal 16 mit einem Raum 17 zwischen den beiden Drosselstellen 5 und 7 verbunden ist, und einen zweiten Raum 18, der über einen Stutzen 19 mit dem Verdampfer verbunden ist und daher den Druck P0 führt sowie eine Differenzfeder 20 aufweist. Diese stützt sich einerseits am Kolben 13 und andererseits an einer Platte 21 ab, die mittels einer Stellschraube 22 axial verstellt werden kann, um den Sollwert der Feder festzulegen.The first insert 4 has a cylindrical nozzle 8 which cooperates with a cone 9. A valve stem 10 is continued in a piston-like thickening 11 which is guided in a housing bore 12. The other end of the shaft 10 is connected to a piston \ λ, which is guided in a cylinder fourteenth It divides the interior of the cylinder into a first space 15, which is connected to a space 17 between the two throttling points 5 and 7 via a channel 16 running through the shaft, and a second space 18, which is connected to the evaporator via a connection 19 is connected and therefore carries the pressure P 0 and has a differential spring 20. This is supported on the one hand on the piston 13 and on the other hand on a plate 21 which can be adjusted axially by means of an adjusting screw 22 in order to determine the setpoint value of the spring.
ίο Düse 8, zylindrische Bohrung 12 und Zylinder 14 sind an einem ersten Einsatzteil 23 ausgebildet, das von einem zweiten am Gehäuse 1 anschraubbaren Aufsatz 24 übergriffen wird. Der Einsatz 6 bildet ein thermostatisches Expansionsventil. Ein Ventilkegel 25 wirkt mit einer Düse 26 zusammen, die von einem Einsatzteil 27 niedergehalten wird. Ein Aufsatz 28 ist am Gehäuse I anschraubbar. Dieser Aufsatz trägt eine Membran 29, die einen Druckraum 30 abschließt, der über ein Kapillarrohr 31 mit einem Fühler am Verdampferausgang in Verbindung steht. Der Innenraum 32 ist über einen Stutzen 33 wiederum mit dem Verdampferdruck P0 versorgt. Eine Sollwertfeder 34, die mittels einer Stellschraube 35 einstellbar ist, erlaubt eine genaue Festlegung des Temperatursollwerts.The nozzle 8, the cylindrical bore 12 and the cylinder 14 are formed on a first insert part 23 which is overlapped by a second attachment 24 that can be screwed onto the housing 1. The insert 6 forms a thermostatic expansion valve. A valve cone 25 cooperates with a nozzle 26 which is held down by an insert part 27. An attachment 28 can be screwed onto the housing I. This attachment carries a membrane 29 which closes a pressure chamber 30 which is connected via a capillary tube 31 to a sensor at the evaporator outlet. The interior 32 is in turn supplied with the evaporator pressure P 0 via a connection 33. A setpoint spring 34, which can be adjusted by means of an adjusting screw 35, allows the temperature setpoint to be determined precisely.
In Fig. 2 ist eine Schaltung für eine Kälteanlage veranschaulicht, in der ein Kompressor 36 gasförmiges Kältemittel in einen Kondensator 37 fördert, der über ein Gebläse 38 mit Luft gekühlt wird. Auf diese Weise verflüssigtes Kältemittel wird in einem Sammler 39 gesammelt. Es wird über die in F i g. 1 veranschaulichte Ventilanordnung 40, bestehend aus der ersten Drosselstelle 5 und der zweiten Drosselstelle 7, in den Verdampfer 41 geleitet. Ein Fühler 42 am Verdampferausgang steht über das Kapillarrohr 31 mit dem dieIn Fig. 2, a circuit for a refrigeration system is illustrated, in which a compressor 36 gaseous Conveys refrigerant into a condenser 37, which is cooled with air by a fan 38. In this way liquefied refrigerant is collected in a collector 39. It is about the in F i g. 1 illustrated Valve arrangement 40, consisting of the first throttle point 5 and the second throttle point 7, in the Evaporator 41 passed. A sensor 42 at the evaporator outlet is via the capillary tube 31 with which the
3f. zweite Drosselstelle 7 bildenden thermostatischen Expansionsventil in Verbindung. Eine Leitung 43 leitet den Verdampferdruck P1, an die beiden Drosselslellen 5 und 7. Daher steht am Eintrittsstutzen 2 der Kondensatordruck Pk und am Austrittsstutzen der Verdampferdruck P1, an, während im Raum 17 zwischen den beiden Drosselstellen ein Zwischendruck Pn, vorhanden ist.3f. second throttle point 7 forming thermostatic expansion valve in connection. A line 43 conducts the evaporator pressure P 1 to the two throttles 5 and 7. Therefore, the condenser pressure Pk is applied to the inlet nozzle 2 and the evaporator pressure P 1 to the outlet nozzle, while an intermediate pressure P n is present in the space 17 between the two throttle points .
Die Arbeitsweise ist wie folgt. Das erste Drosselorgan 5 wird unter dem Einfluß der Differenzfeder 20 und des Verdampferdrucks P0 in die Offenstellung gebracht.The way it works is as follows. The first throttle element 5 is brought into the open position under the influence of the differential spring 20 and the evaporator pressure P 0.
Ein Kondensatordruck Pk wird an dieser Drosselstelle auf den Mitteldruck Pn, abgebaut. Die Drosselstelle nimmt daher eine Lage ein, in der dieser Mitteldruck /',„ um einen durch die Differenzfeder vorgegebenen Wert über dem Verdampferdruck P„ liegt. Steigt der Kondensatordruck, so würde auch der Mitteldruck steigen; dies führt aber zu einem Schließen der Drosselstelle, bis sich wieder ein Gleichgewicht einstellt. Die zweite Drosselstelle 7 steht daher immer unter der Druckdifferenz Pn,- P0. Dies ergibt eine definierte Regelkennlinie unabhängig vom Kondensatordruck und vom Verdampferdruck.A condenser pressure Pk is reduced to the mean pressure P n at this throttle point. The throttle point therefore assumes a position in which this mean pressure / ', "is above the evaporator pressure P" by a value predetermined by the differential spring. If the condenser pressure rises, the mean pressure would also rise; however, this leads to the throttle point being closed until equilibrium is restored. The second throttle point 7 is therefore always under the pressure difference P n , - P 0 . This results in a defined control characteristic independent of the condenser pressure and the evaporator pressure.
In Fig. 3 ist schematisch über der Differenz Δ P = Pk-P1, die normalerweise in Kcal/h gemessene Kälteleistung Q0 des durchströmenden Kältemittels in Prozenten für die volle Offenstellung veranschaulicht. Wenn nur die zweite Drosselstelle 7 vorhanden wäre, ergäbe sich die strichpunktierte Kurve I. Mit steigendem Kondensatordruck nimmt auch die Durchflußmenge zu.In Fig. 3 is shown schematically above the difference Δ P = Pk-P 1 , the normally measured in Kcal / h cooling capacity Q 0 of the refrigerant flowing through as a percentage for the fully open position. If only the second throttle point 7 were present, the dash-dotted curve I would result. As the condenser pressure rises, the flow rate also increases.
Wenn die erste Drossclstclle vollständig vom Kondensatordruck entlastet ist. also die Querschnittsfläche des Kegels 9 gleich der Querschnittsfläche der kolbenartigen Verdickung 11 ist, ergibt sich die Kurve II.When the first throttle valve is completely Condenser pressure is relieved. So the cross-sectional area of the cone 9 is equal to the cross-sectional area of the A piston-like thickening 11 results in curve II.
sie hat eine geringfügig fallende Tendenz mit Zeigendem Δ P. it has a slightly decreasing tendency with the pointing Δ P.
Wenn dagegen die Querschnittsfläche des Kegels 9 :twas größer gewählt wird als die Querschnittsfläche ler kolbenartigen Verdickung 11, also nur eine teilweise Entlastung vom Kondensatordruck erfolgt, kann man :ine Kurve III erzielen, die eine praktisch konstante Cälteleistung darstellt.If, on the other hand, the cross-sectional area of the cone 9 is chosen to be slightly larger than the cross-sectional area ler piston-like thickening 11, so only a partial Relief from the condenser pressure takes place, one can: ine curve III achieve, which is a practically constant Represents cold performance.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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- 1977-01-31 JP JP52009622A patent/JPS581314B2/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0255035A2 (en) * | 1986-07-23 | 1988-02-03 | Sanden Corporation | Refrigeration circuit |
EP0255035A3 (en) * | 1986-07-23 | 1989-11-15 | Sanden Corporation | Refrigeration circuit |
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US4106691A (en) | 1978-08-15 |
DK35377A (en) | 1977-08-01 |
JPS5295357A (en) | 1977-08-10 |
JPS581314B2 (en) | 1983-01-11 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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